Estrategia de autoensamblaje impulsada por la coordinación de nanoenzimas cuatómicas activadas para la terapia...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los biomateriales
• Nanotecnología
• Catálisis
• Tratamiento del cáncer

Sus antecedentes:

• La optimización de la actividad catalítica de las nanoenzimas para aplicaciones mejoradas, particularmente en la terapia del cáncer, sigue siendo un desafío significativo.
• Las nanoenzimas de un solo átomo de cobre modificadas con polivinilpirrolidona (PVP) ofrecen potencial pero requieren estrategias de activación.
• El desarrollo de nanoenzimas eficientes para la terapia específica del tumor requiere un control preciso de la actividad catalítica y la generación de especies reactivas de oxígeno.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia de autoensamblaje impulsada por la coordinación de l-cisteína (l-Cys) para activar las enzimas Cu modificadas por PVP (enzimas MCCP).
• Mejorar la actividad similar a la catalasa (CAT) de las nanopartículas de MoO para mejorar la terapia catalítica específica del tumor.
• Investigar el mecanismo de mejora de la actividad similar a la CAT y la generación de ROS para el tratamiento sinérgico del cáncer.

Principales métodos:

• Autoensamblaje impulsado por la coordinación de la cisteína para crear enzimas MCCP con contenido de un solo átomo de Cu modulado (hasta un 10,10% en peso).
• Cálculos de cinética de estado estacionario y teoría funcional de la densidad (DFT) para dilucidar el mecanismo de la actividad similar a la CAT y la transferencia de electrones.
• Evaluación de las reacciones tipo Fenton para la generación de OH y la irradiación de rayos X para la producción de O2 para la terapia radiodinámica en cascada.

Principales resultados:

• Las enzimas MCCP SA exhiben una actividad similar a la CAT significativamente mejorada (138 veces mayor que las nanoenzimas MnO₂) y una afinidad (14,3 veces mayor que la catalasa natural).
• Los sitios activos de l-Cys-Cu·O bien definidos y la transferencia de electrones acelerada por el puente de l-Cys optimizan la actividad similar a la CAT.
• Las enzimas MCCP generan eficientemente •OH a través de reacciones similares a las de Fenton y ¹ O₂ bajo irradiación de rayos X, facilitando la producción de múltiples ROS para la radiosensibilización y efectos antitumorales sustanciales.

Conclusiones:

• La estrategia de coordinación de la l-cisteína activa efectivamente las enzimas Cu SA modificadas por PVP, aumentando significativamente su rendimiento catalítico similar al de las enzimas.
• Las enzimas MCCP demuestran una actividad superior similar a la CAT y capacidades de generación de ROS, lo que las convierte en agentes prometedores para la terapia catalítica específica del tumor.
• El enfoque combinado de la terapia catalítica y radiodinámica utilizando MCCP SAzymes ofrece una estrategia potente para el tratamiento sinérgico del cáncer y la radiosensibilización.